bab iv pengering gabah dg pengendali suhu & waktu adhee_wibowo
TRANSCRIPT
84
BAB IV
PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Didalam bab empat laporan proyek akhir ini membahas tentang pengujian
dan pembahasan alat.
4.1 Pengujian Fungsional
Pengujian fungsional bagian demi bagian dan sistem keseluruhan yang
terdiri dari pengujian rangkaian catu daya, rangkaian sistem minimum
mikrokontroler ATMega8535, LCD 16x2, Sensor SHT11, rangkaian driver dan
software.
4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya
Catu daya yang dibutuhkan pada sistem adalah catu daya dengan output
tegangan +12V. Catu daya yang dipakai menggunakan dioda bridge (jembatan)
dengan filter kapasitor. Titik pengukurannya pada output IC 7812 dengan ground
sebagaimana Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Pengukuran catu daya
85
Tabel 4.1. Pengujian rangkaian catu daya
No Bagian
Tegangan
terukur Bentuk
gelombang Keterangan
Tanpa
beban
Beban
penuh
1 Transformator 16,06 V 14,6 V
Volt/Div = 5V
Time/Div = 2ms
2 Regulator
7812 (1) 12 V 11,94 V
Volt/Div = 5V
Time/Div = 2ms
3 Regulator
7812 (2) 12 V 11,81 V
Volt/Div = 5V
Time/Div = 2ms
4 Ground 0 V 0 V
Volt/Div = 5V
Time/Div = 2ms
Pengujian fungsional rangkaian ini meliputi pengujian rangkaian tanpa
beban dan dengan beban penuh. Catu daya menggunakan transformator 15 Volt
2A. Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa pada saat diberi beban penuh
tegangan trafo turun hingga 14.6 Volt. Pada regulator (2) yang memiliki beban
rangkaian driver dengan arus yang lebih besar dari regulator (1), menunjukkan
terjadi drop tegangan yang lebih besar dari tegangan tanpa beban.
86
Hasil pengukuran VDC dengan menggunakan multimeter pada rangkaian catu
daya di titik didepan dioda bridge menunjukkan angka 18VDC, hal ini mendekati
dengan nilai pada perencanaan.
4.1.2 Pengujian Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler merupakan unit terpenting yang mengontrol semua unit
hardware dalam sistem ini.
Pengujian sistem minimum ATMega8535 ini bertujuan untuk mengetahui
apakah mikrokontroler sudah bekerja dengan baik, atau masih ada error di port
I/O IC ATMega8535. Pengujian dilakukan dengan mendownload program Basic
yang telah dicompile. Listing programnya sebagai berikut.
$regfile = "m8535.dat" 'deklarasi mikrokontroler yang digunakan
$crystal = 12000000 'deklarasi crystal yang digunakan yaitu 12MHz
'PENDEFINISIAN PIN LCD MIKRO
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Porta.4 , Db5 = Porta.5 , Db6 = Porta.6 , Db7 = Porta.7 , E =
Porta.2 , Rs = Porta.0 'rw=porta.1
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off Noblink
'--------------------------------config pin &port ------------------------------
Config Porta = Output 'konfigurasi sebagai output
Config Portb = Output 'konfigurasi sebagai output
Config Portc = Output 'konfigurasi sebagai output
Config Portd = Output 'konfigurasi sebagai output
Porta = 240
Portb = 15
Portc = 170
Portd = 255
End 'end program
Maksud pengujian tersebut, masing – masing port mikrokontroler
diberikan nilai desimal, sementara port – port tersebut di konfigurasi sebagai
87
output. Maka outputnya berupa nilai biner yang ditampilkan dari pin 7 sampai pin
0. Hasil dari pengujian rangkaian mikrokontroler beserta rinciannya dapat dilihat
pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Pengujian sistim minimum ATMega8535
No PORT
Nilai
Desimal
Output Pin (Volt)
7 6 5 4 3 2 1 0
27 2
6 2
5 2
4 2
3 2
2 2
1 2
0
1 PORTA 240 5V 5V 5V 5V 0V 0V 0V 0V
2 PORTB 15 0V 0V 0V 0V 5V 5V 5V 5V
3 PORTC 170 5V 0V 5V 0V 5V 0V 5V 0V
4 PORTD 255 5V 5V 5V 5V 5V 5V 5V 5V
Dari hasil pada Tabel 4.2, didapat kesimpulan bahwa sistim minimum
ATMega8535 bekerja dengan baik, sesuai dengan perencanaan yang telah dibuat,
karena output yang dikeluarkan dari tiap – tiap port sesuai dengan input yang
diberikan.
4.1.3 Pengujian Timer ATMega8535
Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan interval waktu yang sesuai
dengan waktu yang sebenarnya, dimana pada aplikasinya sistem timer yang
dibutuhkan adalah per 1 menit. Berikut ini perhitungan untuk mendapatkan besar
register TCNT0 dengan interval waktu 10 ms.
88
TTimer 0 = 𝑇𝑂𝑠𝑐 ∗ ((1 + 255) − 𝑇𝐶𝑁𝑇0) ∗ 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑟 (Persamaan 4.1)
Keterangan :
𝑇𝑇𝑖𝑚𝑒𝑟 0 = Perioda Timer0
𝑇𝑂𝑠𝑐 = Perioda oscilator, crystal yang dipakai adalah 12,000000MHz
TCNT0 = Penyimpan data cacahan Timer/counter0
Prescaler = Skala pembagi, menggunakan prescaler 1024
𝑇𝑂𝑠𝑐 =1
12000000
10ms =1
12000000𝑥(256 − 𝑇𝐶𝑁𝑇0) 𝑥 1024
TCNT0 = 256 − (10𝑚𝑠 𝑥 12000000
1024)
TCNT0 = 139.
Dengan demikian besar register TCNT0=139, untuk mendapatkan interval clock
10ms. Agar menjadi 1 detik, diperlukan pengali 100 dalam program.
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 12000000
Dim A As Byte
Dim Sekon As Byte 'detik timer
'PENDEFINISIAN PIN LCD MIKRO
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Porta.4 , Db5 = Porta.5 , Db6 = Porta.6 , Db7 = Porta.7 , E =
Porta.2 , Rs = Porta.0 'rw=porta.1
Config Lcd = 16 * 2
89
Cursor Off Noblink
-------------------------------config timer0-----------------------------------
Config Timer0 = Timer , Prescale = 1024
A = 0
Sekon = 0
Do
Cursor Off
Timer0 = &H8B 'ISI NILAI TIMER / 139
Start Timer0 'AKTIFKAN TIMER
Incr A
Cls
Lcd "D= " ; Sekon
Waitms 50
If A = 100 Then
A = 0
Sekon = Sekon + 1
End If
Bitwait Tifr.0 , Set 'TUNGGU HINGGA OVERFLOW
Set Tifr.0
Loop
Pengujian timer menggunakan stopwatch untuk mengetaui apakah timer
mikrokontroller linier dengan waktu sesungguhnya. Hasil pengujian dapat dilihat
pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Hasil pengujian timer ATMega8535
Timer mikrokontroler Stopwatch
Detik:10 00:00:09
Detik:20 00:00:18
Detik:30 00:00:27
Detik:40 00:00:36
Detik:50 00:00:46
Detik:60 00:00:56
90
Timer pada mikrokontroler lebih cepat 4 detik dalam hitungan 1menit.
Artinya timer mikrokontroler memiliki kesalahan. Besar faktor kesalahan
permenitnya dihitung sebagai berikut.
Error permenit =60 − 56
60𝑥100%
Error permenit = 6,7%
4.1.4 Pengujian LCD 16x2
Pengujian penampil LCD 16x2 menggunakan mikrokontroler
ATMega8535. Pengujian ini untuk mengetahui apakah LCD 16x2 berhasil
menampilkan karakter sesuai program yang didownload ke mikrokontroler. Blok
pengujian seperti Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Blok pengujian LCD 16x2
Listing program :
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 12000000
'PENDEFINISIAN PIN LCD MIKRO
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Porta.4 , Db5 = Porta.5 , Db6 = Porta.6 , Db7 = Porta.7 , E =
Porta.2 , Rs = Porta.0 'rw=porta.1
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off Noblink
91
Cls
Locate 1 , 6
Lcd "DIPLOMA"
Cursor Off
Locate 2 , 2
Lcd "T. ELEKTRO - UGM"
Cursor Off
End ‘end program
Program di atas dicompile kemudian didownload ke mikrokontroler. Setelah
dijalankan hasilnya sebagaimana pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Hasil pengujian LCD 16x2
LCD 16x2 menampilkan sesuai program yang dikehendaki. LCD bekerja dengan
baik.
4.1.3 Pengujian Rangkaian Driver Relay
Pengujian rangkaian ini bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian
dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan, yakni relay akan bekerja ketika
diberikan tegangan pada kaki basis transistor sebesar (±4.9V) sehingga transistor
bekerja, apakah arus yang dihasilkan transistor cukup untuk mengaktifkan relay.
Pengujian dilakukan dengan mengukur nilai Ic.
92
Setelah dilakukan pengukuran, didapatkan besar arus Ic sebesar 150 mA dan Ib
sebesar 4 mA. Sedangkan jika dibandingkan dengan Ic berdasarkan perhitungan
maka :
Ic = Ib * hFE
= 4 mA * 40
= 160 mA.
Berdasarkan pengujian diatas, dengan arus sebesar 150 mA cukup untuk
mengaktifkan relay.
4.1.4 Pengujian Sensor SHT11
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui akurasi pengukuran suhu oleh
sensor SHT11 untuk kemudian dilakukan perbandingan dengan menggunakan alat
ukur temperatur hygrometer.
Tabel 4.4. Hasil pengujian SHT11 (1)
Pengujian Suhu
Interval (menit) SHT11 (ºC) Hygrometer (ºC)
1 29.75 29.80
2 30.05 30.25
3 31.68 31.33
4 32.74 32.89
5 34.25 34.54
93
Tabel 4.5. Hasil pengujian SHT11 (2)
Pengujian Kelembaban udara
Interval (menit) SHT11 (%) Hygrometer (%)
1 81.75 81.22
2 80.84 81.25
3 74.51 74.77
4 71.57 71.81
5 66.77 66.95
Pengukuran pengujian suhu dan kelembaban udara dimulai dengan suhu
lingkungan (suhu kamar).
Keluaran sensor SHT11 menunjukkan perbedaan yang tidak begitu besar dengan
pengukuran menggunakan hygrometer, hal ini menunjukkan bahwa keluaran
sensor SHT11 memang telah terkalibrasi dari pabrikan.
4.2 Pengujian Sistem Keseluruhan
Pada bagian ini dilakukan pengujian sistem keseluruhan dengan
melakukan pengeringan terhadap gabah. Berikut listing program utamanya :
94
‘==========================ambil data=======================
Sub Take()
Local Datavalue As Word
Local Databyte As Byte 'start with "transmission start"
Set Sck
Reset Dataout
Reset Sck
Set Sck
Set Dataout
Reset Sck 'now send the command
Shiftout Dataout , Sck , Perintah , 1
Ddrb = &B11111101 'datain is now input
Config Pinb.1 = Input 'datain
Set Sck 'click one more off
Reset Sck
Waitus 10 'no idea why, but it doesn't work without it!
Bitwait Pinb.1 , Reset 'wait for the chip to have data ready
Shiftin Datain , Sck , Databyte , 1 'get the MSB
Datavalue = Databyte
Ddrb = &B11111111
Config Pinb.1 = Output
Reset Dataout 'this is the tricky part- Lot's of hair pulling- have to tick the ack!
Set Sck
Reset Sck
Ddrb = &B11111101 'datain is now input
Config Pinb.1 = Input
Shiftin Datain , Sck , Databyte , 1 'get the LSB
Shift Datavalue , Left , 8
Datavalue = Datavalue Or Databyte
'don't tick the clock or ack since we don't need the CRC value, leave it hanging!
Dataword = Datavalue
Ddrb = &B11111111
Config Pinb.1 = Output
Reset Dataout
Set Sck
Reset Sck
Ddrb = &B11111101 'datain is now input
Config Pinb.1 = Input
Shiftin Datain , Sck , Databyte , 1 'not using the CRC value for now- can't figure it out!
‘Anybody know how to impliment?
'Print "CRC value was - " ; Databyte
Ddrb = &B11111111
Config Pinb.1 = Output
Set Dataout
Set Sck
Reset Sck
End Sub
95
‘==================timer aktif=================
Sub Delay10ms
Cursor Off
Timer0 = &H8B
Start Timer0 'aktifkan timer0
Incr Cacah
If Cacah = 10 Then
Cacah = 0
Sekon = Sekon + 1
End If
If Sekon = 22 Then
Sekon = 0
Menit = Menit + 1
End If
If Menit = 60 Then
Menit = 0
Jam = Jam + 1
End If
If Jam = 12 Then
Jam = 0
End If
If Menit = Menite And Jam = Jame Then '
Goto Stop_timer
End If
Ddrb = &B11111111
Config Pinb.0 = Output
Config Pinb.1 = Output
Set Dataout
For Control = 1 To 12
Set Sck
Waitus 2
Reset Sck
Waitus 2
Next Control
'----------------------------hitung temperature---------------------------------
Perintah = &B00000011 'sht11 command to get temperature
Call Take
Tc = T1c * Dataword
Tc = Tc - 40
Konversisuhu = Tc
Dis = Fusing(konversisuhu , "###.##")
T = Dis
96
Alat diisi dengan gabah seberat 3.6 Kg. Suhu didalam ruang sumber kalor
lebih besar daripada udara luar, maka terjadi perpindahan panas karena adanya
perbedaan suhu antara kedua ruangan.
Berikut ini tabel dimensi alat pengering gabah :
Tabel 4.6. Tabel dimensi alat pengering gabah
No Uraian Dimensi alat (mm)
Panjang Lebar Tinggi
1 Unit keseluruhan alat 600 300 300
2 Unit bak pengering 400 300 1500
3 Unit saluran udara 400 300 1500
4 Unit kipas penghembus 140 140 140
5 Unit sumber panas 1000
'-----------------------------hitung humidity-----------------------------------
Perintah = &B00000101 'sht11 command to get humidity
Call Take
Hitung = C2 * Dataword
Hitung2 = Dataword * Dataword
Hitung2 = Hitung2 * C3
Hitung = Hitung + C1
Rhlinear = Hitung + Hitung2
Hitung = T2 * Dataword
Hitung = Hitung + T1c
Hitung2 = Tc - 25
Hitung = Hitung2 * Hitung
Rh = Rhlinear + Hitung 'Now is Rh temp comp
Dis = Fusing(rh , "##.##")
Hum = Dis
Bitwait Tifr.0 , Set 'tunggu hingga ov
Set Tifr.0
End Sub
Stop_timer:
Stop Timer0 'matikan timer0
Reset Heater
Reset Blower
Goto Rampung
97
Dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Jenis bahan : kayu
2. Kapasitas muat : 5 Kg
Dan berikut spesifikasi kipas penghembus dan elemen pemanas :
Kipas penghembus (blower)
1. Tipe : motor AC
2. Jumlah sudu kipas : 7 buah
3. Diameter kipas : 140 mm
4. Putaran kipas : 1853 Rpm
5. Daya yang digunakan : 17.6 watt
Elemen pemanas
1. Jenis : Nikelin
2. Tipe : Tak langsung
3. Kebutuhan daya : 300 Watt
4. Maksimum suhu : 75 ºC
Data maksimum suhu didapatkan dari menyimpulkan ketika dilakukan
pengujian individual elemen pemanas, elemen pemanas memerah penuh dengan
suhu ± 75 ºC.
Untuk pertama kali, maka pengguna akan diberikan pilihan menu, yaitu
untuk menentukan batas suhu dan batas waktu pengeringan. Menurut Arkema
98
(1992), pengeringan bahan hasil pertanian dengan menggunakan aliran udara
pengering yang baik adalah antara 45 ºC sampai 75 ºC, pengeringan pada suhu
dibawah 45 ºC mikroba dan jamur yang dapat merusak produk masih hidup,
sehingga daya awet dan mutu produk rendah. Dan pengeringan pada suhu diatas
75 ºC menyebabkan struktur kimiawi dan fisik produk rusak.
Batas suhu ruangan diatur pada 50 ºC. Dan waktu pengeringan selama 1
jam 10 menit. Tebal lapisan gabah yaitu ± 3 cm. Selama pengeringan gabah
dibolak – balik setiap ±10 menit.
Gambar 4.4 : Tampilan menu
Percobaan dimulai pada suhu ruangan 29 ºC. Dari data hasil percobaan
diketahui bahwa pada saat alat diberi sumber tegangan, maka alat mulai bekerja
dengan terjadinya perubahan suhu, dalam artian suhu awal yakni suhu ruangan 29
ºC mulai naik mendekati suhu yang dikehendaki. Suhu ini didapat setelah alat
bekerja selama 10 menit. Suhu ini dijaga kestabilannya dengan menghidup dan
mematikan elemen pemanas dan blower. Hal ini terjadi selama pengeringan
berlangsung untuk mendapatkan hasil kandungan air yang dikehendaki yaitu
dengan mencari ratio antara bobot atau kadar air bahan.
99
Gambar 4.5.Proses pengeringan
Tabel 4.7. Tabel kenaikan suhu
Kenaikan suhu dan Kelembaban
Interval (menit) SHT11 (ºC) Kelembaban (%)
1 29.75 71.65
2 32.74 66.77
3 34.25 62.88
4 43.61 46.39
5 43.51 42.61
6 45.89 36.02
7 46.24 35.15
8 47.13 34.31
9 48.80 33.51
10 49.33 32.44
100
Kondisi lingkungan uji :
1. Suhu : 29 ºC
2. Kelembaban : 79 %
Tabel 4.8. Pengujian gabah
No Sebelum pengeringan Sesudah pengeringan
1 Tanggal panen : 5 Mei 2011
2 Berat gabah : 3.6 Kg 3.3 Kg
3 Kadar air yang berkurang 8.3%
Dari hasil percobaan didapatkan bahwa berat gabah yang mula-mula sebelum
pengeringan 3.6 Kg setelah pengeringan menjadi 3.3 Kg.
Dengan perumusan 2.1 dapat dicari kadar air yang hilang akibat pengeringan
dengan perhitungan sebagai berikut :
𝑀𝑝𝑖 = 𝑚𝑝𝑖 − 𝑚𝑝𝑓
𝑚𝑝𝑖 𝑥 100
𝑀𝑝𝑖 = 3.6 − 3.3
3.6 𝑥 100 = 8.3%
Kadar air yang hilang akibat pengeringan selama 70 menit dengan ketebalan 3 cm
dengan pengeringan suhu 50 ºC sebesar 8.3%.
Dari hasil pengujian, penulis melakukan perbandingan untuk meninjau nilai
efisiensi dari segi ekonomi dengan pengeringan yang dilakukan di tempat-tempat
penggilingan gabah. Berikut ini beberapa data yang dibutuhkan :
Harga jual beras : Rp. 6.000,00 / Kg
101
Harga gabah basah : Rp. 2.600,00 / Kg
Biaya penggilingan : Rp. 500,00 /Kg
a. Pengeringan di tempat penggilingan gabah
HPP = Harga gabah basah + biaya pengeringan + biaya penggilingan
= Rp. 2.600,00 + Rp. 500,00 + Rp. 500,00
= Rp. 3.600,00 / Kg
b. Pengeringan dengan alat
Dalam hal ini, perlu memperhatikan daya listrik yang digunakan karena
berkaitan dengan tarif dasar listrik (TDL). Kebanyakan, masyarakat
menggunakan listrik dengan daya 450 VA – 900 VA dan 1300 VA. Oleh
karena itu, penulis membandingkan dengan dua jenis golongan listrik diatas.
1. Listrik dengan daya 450 VA – 900 VA, memiliki tarif :
a) Rp. 169,00 / KWH untuk penggunaan 0 – 30 KWH
b) Rp. 360,00 / KWH untuk penggunaan lebih dari 30 KWH tetapi
kurang dari 60 KWH
c) Rp. 495,00 / KWH untuk penggunaan diatas 60 KWH
Daya yang digunakan untuk elemen pemanas dan kipas penghembus 317,6W.
Besar KWH = 317,6 watt x 1,2 jam = 381,12 WH = 0,381 KWH
Asumsi TDL = Rp. 495,00, maka
Biaya = 0,381 x Rp. 495,00 = Rp. 188,59
HPP = Harga gabah basah + biaya pengeringan + biaya penggilingan
102
= Rp. 2.600,00 + Rp. 188,59 + Rp. 500,00 = Rp. 3.288,59 / Kg
2. Tarif dasar daya 1300 VA adalah Rp. 790,00
Biaya = 0,381 x Rp. 790,00 = Rp. 300,99
HPP = Harga gabah basah + biaya pengeringan + biaya penggilingan
= Rp. 2.600,00 + Rp. 300,99 + Rp. 500,00 = Rp. 3.400,99 / Kg
Keterangan :
HPP : Harga Pokok Produksi